การวิเคราะห์เชิงปริมาณทางเคมีเช่นเดียวกับในสาขาวิชาใด ๆ ประกอบด้วยการกำหนดปริมาณของสารเฉพาะเป็นหลัก การวิเคราะห์เหล่านี้ตอบคำถาม 'มีเท่าไหร่?' ของสารในตัวอย่างต่างๆ ของดินทะเลแม่น้ำน้ำอัดลมของเหลวสารสกัดจากพืชสัตว์ของแข็งผลึกและอื่น ๆ อีกมากมาย
คำถาม 'มีเท่าไหร่?' สูตรนี้ได้รับการคิดค้นขึ้นตั้งแต่มนุษย์คิดถึงความสนใจของตัวอย่างเช่นการสกัดแร่ธาตุและอัญมณีน้ำมันเครื่องเทศโดยมีเจตนาที่แน่วแน่ที่จะทำการค้า ทุกวันนี้เงินยังคงเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักที่สารหรือตัววิเคราะห์มีการวัดปริมาณ
หลอดทดลองหลายร้อยหลอด: เครื่องแก้วที่ใช้ทุกวันในการเตรียมตัวอย่างสำหรับการวิเคราะห์เชิงปริมาณ ที่มา: Pexels
แร่ธาตุหนึ่งอาจมีทองคำมากกว่าแร่อื่น เพื่อให้ทราบว่ามีความจำเป็นต้องกำหนดองค์ประกอบที่เป็นศูนย์กลางของแร่ทั้งสองชนิดและแร่ที่มีเปอร์เซ็นต์ทองคำสูงสุดจะเป็นแหล่งที่น่าดึงดูดกว่าในการสกัดโลหะที่เป็นที่ต้องการ สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับโลหะแปลกปลอมหรือกัมมันตภาพรังสี
เทคนิคในการหาปริมาณและการวิเคราะห์เชิงปริมาณนั้นมีความหลากหลายและแตกต่างกันมาก แต่ละข้อบ่งบอกถึงความเชี่ยวชาญที่แยกจากกันรวมถึงฐานทางทฤษฎีที่ลึกซึ้ง อย่างไรก็ตามจุดที่พวกเขาทั้งหมดมาบรรจบกันคือการตอบคำถามเดียวกันที่กล่าวไปแล้วเสมอ คำถามที่พูดถึงคุณภาพความบริสุทธิ์ประสิทธิภาพความน่าเชื่อถือ ฯลฯ
วัด
ในการหาปริมาณสารหรือวัสดุใด ๆ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องสามารถวัดคุณสมบัติทางกายภาพหรือทางเคมีของมันได้ คุณสมบัติที่เลือกจะขึ้นอยู่กับสารและเทคนิคที่ใช้ เบาะแสที่เป็นประโยชน์ในการตระหนักว่าเทคนิคการวิเคราะห์สามารถหาปริมาณได้คือมันมีคำต่อท้าย -metry อยู่ท้ายชื่อ
ตัวอย่างเช่นเทคนิคการวัดแบบคลาสสิกสองแบบในเคมีวิเคราะห์คือการวัดแบบกราวิเมตริก (การวัดมวล) และการวัดปริมาตร (การวัดปริมาตร)
พวกเขาถือเป็นคลาสสิกเพราะโดยหลักการแล้วพวกเขาไม่ต้องการเครื่องมือที่ซับซ้อนเกินไปหรือการใช้รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า แต่เครื่องชั่งเชิงวิเคราะห์ครกเบ้าหลอมและเครื่องแก้ว
กราวิเมตริก
ในการวัดแรงโน้มถ่วงมักจะพยายามหาการตกตะกอนหลังจากขั้นตอนระเบียบวิธีต่างๆซึ่งมวลจะถูกกำหนด
ตัวอย่างเช่นเทคนิคหนึ่งในการหาปริมาณคลอไรด์ไอออนในตัวอย่างคือการตกตะกอนเป็นซิลเวอร์คลอไรด์ AgCl; ตะกอนสีขาวขุ่นซึ่งสามารถชั่งน้ำหนักได้
อีกตัวอย่างง่ายๆคือการกำหนดความชื้นของร่างกายวัสดุหรือของแข็ง
ในการทำเช่นนี้มวลของของแข็งจะถูกชั่งน้ำหนักก่อนที่จะนำเข้าเตาอบที่อุณหภูมิประมาณ 100 longC นานพอที่น้ำจะกลายเป็นไอ หลังจากนั้นจะชั่งน้ำหนักอีกครั้งและความแตกต่างระหว่างมวลสุดท้ายกับมวลเริ่มต้นจะเท่ากับมวลของน้ำที่ถูกทำให้เป็นไอ นั่นคือปริมาณความชื้น% H 2 O.
หากทำการวิเคราะห์นี้กับแตงโมจะไม่น่าแปลกใจหาก% H 2 O สูงเกินไป (~ 95%) ในขณะที่ถั่วที่เรียกว่าถั่วนั้นคาดว่ามีน้ำเพียงเล็กน้อย (% H 2 O <10%) ซึ่งเป็นลักษณะของชื่อนั้น
ปริมาตร
ในทางกลับกันปริมาตรจะทำงานร่วมกับปริมาตรซึ่งหลังจากใช้การไตเตรทแล้วความเข้มข้นของสิ่งที่สนใจที่ละลายจะถูกดึงออกมา ตัวอย่างเช่นเครื่องวิเคราะห์ที่มีสีไวต่อปฏิกิริยาเฉพาะสามารถกำหนดได้โดยการไตเตรทสี
ในทำนองเดียวกันจำนวนกรด (AI) ของน้ำมัน (กินได้หรือไม่) สามารถกำหนดได้โดยการไตเตรทกรด - เบสโดยใช้สารละลายของเบสที่ได้มาตรฐาน (โดยปกติคือ KOH หรือ NaOH) ด้วยค่า AI นอกเหนือจากพารามิเตอร์อื่น ๆ น้ำมันประเภทต่างๆสามารถจำแนกและจำแนกตามแหล่งที่มาและตัวแปรอื่น ๆ
การวัดเชิงวิเคราะห์เหล่านี้มักให้ผลลัพธ์ที่มาพร้อมกับหน่วยทางกายภาพ (และข้อผิดพลาดในการทดลอง) ความเข้มข้นคืออะไร? ตัวอย่างบริสุทธิ์แค่ไหน? ปริมาณที่ระบุแสดงถึงความเสี่ยงต่อสุขภาพหรือไม่? ผลของปฏิกิริยาคืออะไร?
คำถามเหล่านี้และคำถามอื่น ๆ จะได้รับคำตอบหลังจากการวัดและการประมวลผลข้อมูล
การจัดทำมาตรฐานหรือมาตรฐาน
"ด้วยก้านเดียวกับที่คุณวัดมาตรฐานของคุณคุณจะวัดตัวอย่างของคุณ" และแท่งสมมุติฐานนี้จะมีการหารและการแบ่งย่อยซึ่งแต่ละอันมีขนาดสมบัติของตัววิเคราะห์ที่สัมพันธ์กับความเข้มข้นของมัน ในที่สุดขนาดหรือค่าดังกล่าวจะถูกเปรียบเทียบกับที่ได้รับเมื่อทำการวัดคุณสมบัติของตัววิเคราะห์
สำหรับสิ่งนี้เส้นโค้งการสอบเทียบจะต้องสร้างขึ้นจากมาตรฐานที่เลือกไว้หรือมาตรฐานที่ทราบความเข้มข้นก่อนหน้านี้เสมอ
และจะรู้ล่วงหน้าได้อย่างไร? เนื่องจากเป็นตัวแปรอิสระนักวิเคราะห์จึงตัดสินใจขึ้นอยู่กับประเภทของตัวอย่างหรือการวิเคราะห์ว่ารูปแบบจะมีน้ำหนักเท่าใด
เห็ดหวาน
ตัวอย่างสมมุติฐานในการศึกษาเนื้อหาของน้ำตาลหรือคาร์โบไฮเดรตทั้งหมดของเห็ดหลายตระกูล มาตรฐานซึ่งประกอบด้วยน้ำตาลที่ตรวจพบก่อนหน้านี้เนื่องจากการวิเคราะห์เชิงคุณภาพของเห็ดควรเลียนแบบเมทริกซ์อินทรีย์ของตัวอย่างได้อย่างสมบูรณ์แบบ
จากนั้นเตรียมรูปแบบจะตอบสนองทำให้เกิดการเปลี่ยนสี ถ้าความเข้มของมันถูกวัดโดยสเปกโทรสโกปี UV-vis สามารถเปรียบเทียบกับความเข้มของสีที่ปล่อยออกมาจากน้ำตาลในตัวอย่าง ดังนั้นผ่านการกวาดล้างทางคณิตศาสตร์กำหนดเนื้อหาของน้ำตาลทั้งหมด
เมื่อเสร็จแล้วสามารถสร้างเส้นโค้งการสอบเทียบจากตัวอย่างเพื่อให้เห็ดอื่น ๆ (จากภูมิภาคหรือประเทศเดียวกัน) สามารถกำหนดน้ำตาลได้โดยตรงโดยไม่ต้องเตรียมมาตรฐานอื่น ๆ
การเก็บและการรักษา
ในการวิเคราะห์เชิงปริมาณมีหลายตัวแปรที่ต้องได้รับการปฏิบัติอย่างเข้มงวดขึ้นอยู่กับประเภทของการศึกษา บ่อยครั้งการไปเก็บตัวอย่างทั้งซ้ายและขวานั้นไม่เพียงพอ เก็บรวบรวมไว้ที่ไหนมีนัยสำคัญปริมาณเท่าใดการเตรียมการก่อนการรักษาและขั้นตอนอื่น ๆ จะเป็นอย่างไร
ในตัวอย่างของเห็ดจำเป็นต้องทราบว่าน้ำตาลจะถูกกำหนดมาจากตระกูลใดซึ่งพวกเขาจะรวบรวมพื้นที่เพาะปลูกหรือแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติในช่วงเวลาใดของปีลักษณะทางสรีรวิทยา ฯลฯ เมื่อเก็บเห็ดแล้ว (น้ำมันธัญพืชหมึกอุกกาบาตสารชีวภาพ) จะทำอย่างไรกับพวกมันก่อนการวิเคราะห์เชิงปริมาณ?
เกือบตลอดเวลาการวิเคราะห์เชิงปริมาณจะนำหน้าด้วยการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ ระบุว่าตัวอย่างมีสารประกอบอะไรบ้างโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคุณทำงานกับพวกมันเป็นครั้งแรก
การบำบัดบางอย่างอาจเป็นไปได้ทั้งทางกายภาพเช่นการบดมวลผักหรือการย่อยกรดของแร่ธาตุ ในทางกลับกันอื่น ๆ เป็นสารเคมี: ปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชัน, การไฮโดรไลซิสที่เป็นกรดหรือขั้นพื้นฐาน, การทดแทน, การผสมกัน ฯลฯ จึงทำให้เกิดสายพันธุ์ที่สามารถหาปริมาณได้ง่ายขึ้นโดยใช้เทคนิคที่เลือก
ตัวอย่าง
จะมีการกล่าวถึงตัวอย่างการวิเคราะห์เชิงปริมาณทางเคมีในชีวิตประจำวัน:
- การกำหนดระดับแอลกอฮอล์ของเบียร์ไวน์และเครื่องดื่มฝีมือ
- จากปัสสาวะของผู้ป่วยสามารถทราบได้ว่ามีการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของความเข้มข้นของส่วนประกอบอย่างน้อยหนึ่งส่วนซึ่งเกี่ยวข้องกับการตรวจหาโรค ในทำนองเดียวกันหากยาถูกขับออกทางปัสสาวะก็สามารถระบุได้ว่าร่างกาย "ดูดซึม" ได้มากน้อยเพียงใด
- การกำหนดองค์ประกอบร้อยละของตัวอย่างแร่พื้นดินหรือนอกโลก
- จากตัวอย่างน้ำมันดิบบางตัวอย่างอัตราส่วน H / C ถูกกำหนดเพื่อเปรียบเทียบระดับความหอมของน้ำมันดิบจากแหล่งต่างๆ น้ำมันดิบหนักมีลักษณะ H / C น้อยกว่า 1; ยิ่งมีน้ำหนักเบา H / C ก็จะมีค่าสูงกว่า 1
- การกำหนดองค์ประกอบทางโภชนาการของอาหารและผลิตภัณฑ์ที่กินได้
- การศึกษาความคงตัวของยาซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการวิเคราะห์คุณภาพที่เกี่ยวข้องเพื่อการค้าและการจัดเก็บ
- การตรวจสอบระดับการปนเปื้อนที่เกิดจากสารในตัวอย่างน้ำจากแม่น้ำลำธารทะเลสาบหรือทะเล ในทำนองเดียวกันการปล่อยก๊าซจากโรงงานจะถูกกำหนดองค์ประกอบเพื่อป้องกันไม่ให้ก๊าซจำนวนมากหลุดออกไปซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม
อ้างอิง
- แดเนียลซีแฮร์ริส (2007) การวิเคราะห์ทางเคมีเชิงปริมาณ (พิมพ์ครั้งที่เจ็ด). WH Freeman และ บริษัท
- บรรณาธิการของสารานุกรมบริแทนนิกา (31 มกราคม 2561). การวิเคราะห์ทางเคมีเชิงปริมาณ สารานุกรมบริแทนนิกา. ดึงมาจาก: britannica.com
- บทที่ 1 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการวิเคราะห์ทางเคมีเชิงปริมาณ กู้คืนจาก: 5.csudh.edu
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 มิถุนายน 2561). การทำความเข้าใจการวิเคราะห์เชิงปริมาณทางเคมี ดึงมาจาก: thoughtco.com
- การประเมินและวิศวกรรมวัสดุ (2019) การวิเคราะห์ทางเคมีเชิงปริมาณ สืบค้นจาก: mee-inc.com
- ซินเหวิน. (2008) การวิเคราะห์เชิงปริมาณ (CHEM 201) . กู้คืนจาก: calstatela.edu